本發(fā)明涉及換流站可靠性評(píng)估領(lǐng)域，具體講涉及一種海上換流站可靠性的評(píng)估方法。
背景技術(shù)：
海上風(fēng)能資源的能量效益比陸地風(fēng)電場(chǎng)高20％至40％，具有電量大、運(yùn)行穩(wěn)定以及機(jī)組壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)風(fēng)電發(fā)展的主要方向。隨著海上風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，海上換流站成為工程中必不可少的一部分，近年來(lái)海上換流站的建設(shè)在世界范圍內(nèi)正經(jīng)歷著前所未有的增長(zhǎng)。
模塊化多電平柔性直流輸電技術(shù)憑借其靈活、可控的技術(shù)特點(diǎn)，以及環(huán)保、占用空間較小、供電可靠性高的優(yōu)勢(shì)，特別適合應(yīng)用于為海上平臺(tái)系統(tǒng)供電。由于海上換流平臺(tái)的維護(hù)特性以及工作環(huán)境，使得設(shè)備及整體的可靠性極大程度的影響工程的技術(shù)性能和資金投入。然而雖然基于柔性直流輸電技術(shù)的海上換流站工程數(shù)量不斷增加，但對(duì)于其工程整體的可靠性研究目前尚屬空白。
為填補(bǔ)海上換流站工程可靠性的評(píng)估的空白，需要提供一種換流站可靠性評(píng)估的方法，為工程實(shí)施提供技術(shù)支撐。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為滿足現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展的需要，本發(fā)明提供了一種海上換流站可靠性的計(jì)算方法。
本發(fā)明提供的海上換流站可靠性計(jì)算方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括：
根據(jù)海上換流站內(nèi)部電氣設(shè)備的可利用率計(jì)算換流站子系統(tǒng)的可利用率；
根據(jù)換流站子系統(tǒng)的可利用率計(jì)算換流站總體可利用率；
根據(jù)換流站總體可利用率，評(píng)估換流站可靠性。
進(jìn)一步的，所述換流站子系統(tǒng)的可利用率Asubsystem-i按下式計(jì)算：
其中，N：表示子系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的數(shù)量；Ai：表示換流站內(nèi)部電氣設(shè)備的可利用率，按下式計(jì)算：
MTBF：表示平均故障間隔時(shí)間；MTTR：表示平均修復(fù)時(shí)間。
進(jìn)一步的，所述根據(jù)換流站子系統(tǒng)的可利用率計(jì)算換流站總體可利用率，如下式所示：
其中，M：表示換流站內(nèi)子系統(tǒng)的數(shù)量。
一種劃分子系統(tǒng)的換流站可靠性評(píng)估方法，計(jì)算換流站子系統(tǒng)的可利用率前，將換流站劃分為如下各換流站子系統(tǒng)：
GIS、變壓器、換流閥橋臂、換流閥、平波電抗、控制保護(hù)系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。
進(jìn)一步的，所述換流站總體可利用率A換流站按下式計(jì)算：
AGIS：表示GIS子系統(tǒng)的可利用率；A變壓器：表示變壓器的子系統(tǒng)的可利用率：表示包括6個(gè)換流閥橋臂的閥電抗器子系統(tǒng)的可利用率；A換流閥、A控制保護(hù)、A輔助系統(tǒng)和分別表示換流閥子系統(tǒng)、控制保護(hù)子系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)和包括2個(gè)平波電抗的平波電抗子系統(tǒng)的可利用率。
一種海上換流站可靠性的評(píng)估方法，所述換流站為雙極柔性直流輸電系統(tǒng)換流站，所述方法包括：
根據(jù)單極線路內(nèi)部子系統(tǒng)中電氣設(shè)備的可利用率計(jì)算單極線路內(nèi)部子系統(tǒng)的可利用率；
根據(jù)單極線路內(nèi)部子系統(tǒng)的可利用率計(jì)算雙極柔性直流輸電系統(tǒng)換流站的可利用率；
根據(jù)換流站總體可利用率，評(píng)估換流站可靠性。
進(jìn)一步的，通過(guò)下式計(jì)算單極線路的可利用率Asingle：
式中，M’：表示單極線路內(nèi)部子系統(tǒng)的數(shù)量；As-i'：表示單極線路內(nèi)部子系統(tǒng)的可利用率，通過(guò)下式求得：
式中，N’：表示單極線路內(nèi)部子系統(tǒng)中的設(shè)備數(shù)量；Ai'：表示單極線路內(nèi)部子系統(tǒng)中設(shè)備的可利用率，通過(guò)下式求得：
進(jìn)一步的，按下式計(jì)算雙極柔性直流輸電系統(tǒng)換流站的可利用率Adouble：
與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：
1、本發(fā)明提供的技術(shù)方案將海上換流站劃分為電氣設(shè)備、子系統(tǒng)和系統(tǒng)的三等級(jí)，逐級(jí)計(jì)算可利用率，并用系統(tǒng)的總可利用率評(píng)估海上換流站的可靠性，該評(píng)估方法依靠子系統(tǒng)劃分的評(píng)估方法評(píng)估海上換流站，即可有效評(píng)估海上換流站的可靠性，又可根據(jù)不同子系統(tǒng)和設(shè)備的可利用率評(píng)估換流站內(nèi)部設(shè)備可靠性，保證換流站持續(xù)且高效工作。
2、本發(fā)明提供的海上換流站可靠性評(píng)估方法，將填補(bǔ)我國(guó)海上換流站可靠性研究的技術(shù)空白，為工程前期研究階段提供換流站可靠性計(jì)算的依據(jù)；為我國(guó)未來(lái)海上換流站以及遠(yuǎn)海風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)劃建設(shè)提供技術(shù)支撐；本發(fā)明提供的換流站可靠性評(píng)估方法的相關(guān)成果也完全適用于國(guó)際海上風(fēng)電工程，為我國(guó)開拓國(guó)際市場(chǎng)提供理論依據(jù)。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明提供的海上換流站內(nèi)部設(shè)備簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合說(shuō)明書附圖，以具體實(shí)施例的方式詳細(xì)介紹本發(fā)明提供的技術(shù)方案。
本發(fā)明提供了一種計(jì)算基于柔性直流輸電技術(shù)的海上換流站工程可靠性的方法，針對(duì)基于柔性直流輸電技術(shù)的工程在世界范圍內(nèi)規(guī)劃及投運(yùn)的數(shù)量日益增對(duì)，但針對(duì)工程可靠性方面的研究極少，補(bǔ)充了海上換流站可靠性分析的空白。
實(shí)施例1
本發(fā)明提供的海上換流站可靠性評(píng)估方法包括：
首先，根據(jù)各電氣設(shè)備廠家提供的其產(chǎn)品的平均修復(fù)時(shí)間(MTTR)，即設(shè)備故障后平均修復(fù)所需要的時(shí)間，平均故障間隔時(shí)間(MTBF)，即平均一次故障到下一次故障之間所間隔的時(shí)間，計(jì)算得到單件設(shè)備的可用率指標(biāo)Ai，計(jì)算過(guò)程如下：
如附圖1所示的典型基于柔性直流輸電技術(shù)的海上換流站的內(nèi)部電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將全部電氣設(shè)備劃分為多個(gè)子系統(tǒng)。其中，目前主流柔性直流輸電工程所采用的模塊化多電平技術(shù)的海上換流站中含有多個(gè)橋臂電抗器以及直流側(cè)平波電抗器，因此包含多個(gè)橋臂電抗器的子系統(tǒng)可利用率將由單個(gè)橋臂電抗器設(shè)備可利用率的N次方形式求出。根據(jù)各子系統(tǒng)內(nèi)部關(guān)鍵設(shè)備的數(shù)量即可求得子系統(tǒng)的可利用率Asubsystem，如下式所示：
其中，N為子系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的數(shù)量。
最終，海上換流站的綜合可利用率即可由各子系統(tǒng)的可利用率Astation綜合得出，如下式所示。
其中，M為換流站內(nèi)各子系統(tǒng)的數(shù)量。
實(shí)施例2
以附圖1所示的柔性直流海上換流站為例，將換流站劃分為如下各換流站子系統(tǒng)：
GIS、變壓器、換流閥橋臂、換流閥、平波電抗、控制保護(hù)系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。
控制保護(hù)子系統(tǒng)內(nèi)包含閥控制保護(hù)系統(tǒng)、換流站級(jí)控制保護(hù)系統(tǒng)、直流側(cè)控制保護(hù)系統(tǒng)等換流站內(nèi)全部控制保護(hù)系統(tǒng)，輔助系統(tǒng)內(nèi)包含站用電系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、輔助供電系統(tǒng)等。
根據(jù)子系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的可利用率計(jì)算各子系統(tǒng)可利用率：
換流站各子系統(tǒng)的可利用率Asubsystem-i按下式計(jì)算：
其中，N：表示子系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的數(shù)量；Ai：表示換流站內(nèi)部電氣設(shè)備的可利用率，按下式計(jì)算：
MTBF：表示平均故障間隔時(shí)間；MTTR：表示平均修復(fù)時(shí)間。
根據(jù)各子系統(tǒng)的可利用率計(jì)算換流站系統(tǒng)總可利用率：
換流站綜合可利用率為：
式中，AGIS：表示GIS子系統(tǒng)的可利用率；A變壓器：表示變壓器的子系統(tǒng)的可利用率：表示包括6個(gè)換流閥橋臂的閥電抗器子系統(tǒng)的可利用率；A換流閥、A控制保護(hù)、A輔助系統(tǒng)和分別表示換流閥子系統(tǒng)、控制保護(hù)子系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)和包括2個(gè)平波電抗的平波電抗子系統(tǒng)的可利用率。
實(shí)施例3
對(duì)于海上雙極柔性直流輸電系統(tǒng)的換流站而言,依據(jù)上述方法通過(guò)單極線路內(nèi)部設(shè)備的可利用率計(jì)算得到換流站單極線路的可利用率Asingle；根據(jù)電機(jī)線路內(nèi)部子系統(tǒng)的可利用率計(jì)算整體雙極柔性直流輸電系統(tǒng)的換流站的可利用率Adouble；根據(jù)換流站總體可利用率，評(píng)估換流站可靠性；
按下式計(jì)算單極線路的可利用率Asingle：
式中，M’：表示單極線路內(nèi)部子系統(tǒng)的數(shù)量；As-i'：表示單極線路內(nèi)部子系統(tǒng)的可利用率，通過(guò)下式求得：
式中，N’：表示單極線路內(nèi)部子系統(tǒng)中的設(shè)備數(shù)量；Ai'：表示單極線路內(nèi)部子系統(tǒng)中設(shè)備的可利用率，通過(guò)下式求得：
根據(jù)功率輸出比例，按下式計(jì)算雙極柔性直流輸電系統(tǒng)換流站可利用率Adouble：
以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。